低溫脫硝200度150度100度以下催化劑
隨著環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,燒結(jié)煙氣脫硝已成為鋼鐵企業(yè)環(huán)境治理的重dian.對3種常見燒結(jié)煙氣脫硝工藝的工作原理、優(yōu)缺點進行對比,對比國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)同等型號燒結(jié)機的不同脫硝工藝,從運行成本考慮,提出SCR法可作為燒結(jié)煙氣脫硝改造的shou選工藝.
鋼鐵工業(yè)排放的典型污染物包括顆粒物、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)和二e英等。2015 年鋼鐵冶煉企業(yè)的SO2、NOX排放量分別為136.7 萬t、55.1t,約占工業(yè)源總排放量的9.7%、5%。在鋼鐵行業(yè)排放的污染物中,其中約78.8%SO2、52.8%NOX來自燒結(jié)工序,燒結(jié)工序為鋼鐵企業(yè)大氣污染防治的一個重要環(huán)節(jié),燒結(jié)煙氣脫硝已成為鋼鐵企業(yè)煙氣治理的重中之重,選擇可行的脫硝工藝對鋼鐵企業(yè)穩(wěn)定實現(xiàn)超低排放至關(guān)重要。
燒結(jié)機頭NOX形成機理,燒結(jié)過程產(chǎn)生的NOX主要包括NO 和NO2,90%以上為NO,5%~10% 為NO2,還有微量N2O。NOx來源主要有兩部分:一是燒結(jié)點火階段;二是固體燃料燃燒和高溫反應(yīng)階段。NOX產(chǎn)生途徑主要有3種:在燃燒條件下,空氣中的N2和O2反應(yīng)生成熱力型NOX;燃燒過程中,空氣中的N2和燃料中的碳氫基團反應(yīng)生成的HCN、CN 等NOx前驅(qū)物又被進一步氧化成為NOX,為快速型NOX;燃料中的氮在燃燒過程中被氧化成為燃料型NOx。
已有研究表明,燒結(jié)過程產(chǎn)生的NOX有80%~90% 來源于燃料中的氮,為燃料型NOX,熱力型和快速型NOX生成量很少。<1 500 ℃時,熱力型NOX的生成量很少;>1 500 ℃時,隨著反應(yīng)溫度升高,其生成速率按指數(shù)規(guī)律增加,生成量升高。
燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉燃燒溫度,在600~800 ℃時生成燃料型NOX。NOX生成量受到燃料氮含量、氮的存在形態(tài)、燃料粒度、空氣過剩系數(shù)、燒結(jié)混合料中金屬氧化物等成分的影響。根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)測算,每生產(chǎn)1 t 燒結(jié)礦約產(chǎn)生0.43~0.57 kgNOX,燒結(jié)煙氣中NOX的濃度一般在200~300 mg/m3。
常見燒結(jié)煙氣脫硝工藝:由于燒結(jié)煙氣具有成分比較復(fù)雜(含顆粒物、SO2、NOX、重金屬、二e英,等)、煙氣量大、溫度變化大等特征,在脫硝工藝選擇上與火力發(fā)電也有所不同。燒結(jié)煙氣中的NO2 由于可與水反應(yīng)生成HNO3,經(jīng)濕法脫硫段洗滌留在漿液中,故燒結(jié)煙氣脫硝的難點在于脫除或降D煙氣中的NOx。SCR(選擇性催化還原)脫硝工藝的原理是在脫硝催化劑作用下向溫度在250~400 ℃的煙氣中噴入還原劑NH3,將煙氣中的NO 和NO2 還原成N2 和H2O。該技術(shù)于20 世紀(jì)70 年代末首先在日本開發(fā)成功,80、90 年代以后,歐洲和美國相繼投入工業(yè)應(yīng)用。其反應(yīng)方程式為:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O;
6NO+4NH3→5N2+6H2O;
6NO2+8NH3→7N2+12H2O;
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。
SCR 脫硝工藝具有以下特點:1)該工藝是當(dāng)前燃煤發(fā)電行業(yè)脫硝的主流工藝,市場應(yīng)用率約93%~95%,有運行方便、轉(zhuǎn)動設(shè)備少、無副產(chǎn)品、脫硝效率高、技術(shù)成熟、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。2)由于燒結(jié)煙氣溫度一般在80~180 ℃,屬于低溫?zé)煔?。若達到SCR 反應(yīng)溫度需通過加熱或換熱先將煙氣升溫,溫升越高能耗就越大。